La tensione residua della lega ad alta temperatura A286 è la variabile principale che determina l'affidabilità strutturale finale della lega ad alta temperatura ferrite-nichel nella lavorazione CNC di precisione e nella successiva saldatura, è estremamente facile generare concentrazione di forza interna, con conseguente super-scarsa dimensione o riduzione della durata della fatica dal meccanismo microscopico del materiale, in combinazione con i parametri di taglio CNC di precisione e il processo di de-stress di ricottura, per fornire una serie di soluzioni di controllo da pavimento.
A286 Caratterizzazione del materiale della lega ad alta temperatura e difficoltà di lavorazione
UNSA 286 (corrispondente allo standard nazionale GH2132) è una lega induribile basata sul sistema Fe-Ni-Cr, ampiamente utilizzata nei componenti a carico ad alta temperatura come il disco a turbina del motore aeronautico, gli elementi di fissaggio e la linea idraulica, il suo substrato è il rinforzo γ 'fase (NiAl), questa caratteristica microscopica che rende il materiale nella lavorazione a freddo e nell' taglio mostra un 'elevata resistenza alla deformazione e un basso rapporto di conduzione termica.
- Bassa conducibilità termica:La temperatura ambiente è di circa 13 W/(m·K), il calore dell 'attrito è difficile da dissipare attraverso l'utensile o il truciolo durante la lavorazione, con conseguente temperatura locale superiore a 500 ° C, accelerando l'usura dell' utensile e causando la deformazione termica.
- Elevato tasso di lavorazione:Dopo il taglio, il tessuto superficiale si indurisce rapidamente, la trasformazione austenitica residua è soppressa, se l'avanzamento è selezionato male, facile indurre la vibrazione del manico e sventolare, che interessano la finitura superficiale.
- Sensibilità allo stress:L'accoppiamento di tensione saldata o residua con una reazione di precipitazione σ ai limiti di confine dell 'A286 riduce significativamente la resistenza alla rottura, che è un fattore importante per il guasto precoce dei componenti aerospaziali.
Il meccanismo di formazione della pressione residua di saldatura nella struttura di precisione
Mentre l'intestazione si concentra sulla lavorazione CNC, la maggior parte dei componenti aerospaziali A286 coinvolge la saldatura TIG o il ciclo termico di saldatura laser prima e dopo la fresatura CNC, causando blocchi parziali di espansione e contrazione del raffreddamento, generando enormi sollecitazioni di trazione interne, con picchi che spesso raggiungono oltre l'80% della resistenza alla resa del materiale.
Per le radici delle pale della turbina complesse o la struttura della camera di combustione con un collegamento a 5 assi, la deformazione di saldatura porterà a una distribuzione non uniforme del margine di lavorazione del follow-up se non viene effettuata un 'efficace gestione dello stress prima della lavorazione, la fresatura ad alta velocità non solo amplificherà la deformazione di saldatura, ma causerà anche "deformazione secondaria" a causa del rilascio di stress residuo, in modo che le parti che originariamente soddisfano i requisiti di tolleranza di ± 0,01 mm abbiano deriva dimensionale superiore a 0,05 mm.
Strategie di controllo delle sollecitazioni nella fresatura CNC di precisione
Quando si eseguono lavorazioni personalizzate per le prime A286 contenenti sollecitazioni residue di saldatura, i parametri di processo devono seguire il principio "taglio ridotto, finitura alta" e utilizzare il nostro gruppo di 72 macchine CNC (con centri di lavorazione multiasse) per rimuovere gradualmente lo strato indurito esposto allo stress sulla superficie mediante fresatura a strati e fresatura semifine.
- Coltello a scelta:Si consiglia di utilizzare frese integrali in metallo duro rivestite con TiAlN o AlCrN per resistere alle alte temperature.
- Parametri di taglio:Per le frese integrali con diametro di 60 mm, si raccomanda di tagliare profondità p = 0,5 ~ 1,0 mm, tagliare larghezza ae = 2 ~ 3 mm, velocità di rotazione S = 300 ~ 500 rpm, avanzamento F = 200 ~ 400 mm/min per mantenere una densità di forza di taglio più piccola, riducendo le perturbazioni sulle zone influenze termiche della saldatura.
- Raffreddamento Lubrificazione:È necessario utilizzare un liquido di taglio sufficientemente solubile in acqua e il flusso deve coprire l'area di contatto della punta per evitare il surriscaldamento locale.
Valutazione dell 'efficacia del processo di ricottura sull' eliminazione dello stress residuo
La lavorazione meccanica non può eliminare completamente lo stress di trazione residuo in profondità, deve essere combinata con il trattamento termico standard A286 (980 ° C/1 h) dopo che è necessario de-stress ricottura per eliminare lo stress residuo introdotto dalla saldatura e dalla lavorazione.
I due principali programmi di stress a confronto
| Tipo di programma | Temperatura e tempi di riscaldamento | Vantaggi | Svantaggi/rischi |
|---|---|---|---|
| Caldo da rimettere a fuoco. | tra 700 e 800 ° C/4 e 8 ore | Elimina completamente lo stress di trascinamento profondo per evitare la rottura del creep durante il servizio | Può causare la crescita della grana, la necessità di controllare rigorosamente il limite superiore di temperatura; dopo l'elaborazione, la macchina deve essere rielaborata |
| Vibrazioni de-stress (VSR) | temperatura ambiente 20 - 40 min | Nessuna necessità di apparecchiature per il trattamento termico, adatta a grandi fusioni grigie complesse | Il tasso di eliminazione è di circa il 30%~ 50%, l'eliminazione della tensione residua sulla superficie lavorata è limitata; con la successiva rettifica |
Per le parti critiche dell 'aviazione, si consiglia di eseguire il processo completo di rimozione dello stress ad alta temperatura dopo aver completato la sgrossatura, inviare le parti a 750 ° C per l'isolamento, seguita dal raffreddamento ad aria Questo processo non solo riduce la tensione di trazione residua, ma stabilizza anche lo stato di precipitazione della fase σ, fornisce una base organizzativa stabile per la successiva finitura.
Metodo di rilevazione della tensione residua: XRD e metodo cieco
Il livello di stress residuo deve essere quantificato per l'accettazione con un diffrazione a raggi X (XRD) e un dispositivo di eliminazione dello stress del metodo cieco per testare le saldature chiave e la superficie di lavorazione della parte A286.
- La legge XRD:Test non distruttivi per la misurazione degli strati superficiali con l'effetto Koenig (profondità)
